COMPORTEMENT DES GAZ

VARIABLES DU COMPORTEMENT

ET

LOIS SIMPLES DES GAZ

VARIABLES DU COMPORTEMENT DES GAZ

• Les relations entre 2 de ces variables permettent de déduire les lois simples de gaz

• Ces lois simples nous permettent de déduire des lois plus complexe (loi générale des gaz et loi des gaz parfaits)

• 4 variables principales• Pression (P) : Nombre de collisions entre les particules

• Température (T) : Degré d’agitation des particules (Ek)

• Volume (V) : Espace entre les molécules (volume du contenant)

• Quantité de matière (n) : Nombre de particules (moles)

TPN ET TAPN

• La pression de l’air et la température varient beaucoup.• On doit établir des normes pour faciliter la comparaison

• Température et pression normales (TPN)• Température de 0 °C et pression de 101,3 kPa

• Température ambiante et pression normale (TAPN)• Température de 25 °C et pression de 101,3 kPa

RELATION ENTRE PRESSION ET VOLUME

• 2 scientifiques présentent à quelques années d’intervalle la relation (Boyle 1662 et Mariotte 1676)

• Appelée loi de Boyle-Mariotte• À température constante, le volume d’une masse de gaz est

inversement proportionnel à la pression.

• http://cw2.erpi.com/cw/chimie5/p28

MATHÉMATIQUEMENT PARLANT…

• P est inversement proportionnel à V

• Donc, P est proportionnel à l’inverse de V • ou

• Attention : la constante dépend de la température et de la quantité de gaz

• Ce qui veut dire qu’a quantité de gaz égale et température constante : • P1V1 = P2V2

ET LA THÉORIE CINÉTIQUE?

• Si la température reste constante et qu’on diminue la volume disponible, on réduit la distance entre les particules.

• Comme le même nombre de particules se retrouvent dans un espace plus petit, il y aura plus de collisions.

• Le nombre de collision étant la définition même de la pression, on augmente ainsi la pression.

RELATION ENTRE VOLUME ET TEMPÉRATURE• 1787 : Scientifique français Jacques Charles travaille sur cette

relation.• Découvre que si on augmente la température d’un gaz, le

volume augmente.• Par contre, la variation ne semble pas proportionnelle si on

utilise les °C• Logique si on y pense, parce que à 0 °C, la matière possède

encore de l’ Ek et un volume.

• http://cw2.erpi.com/cw/chimie5/p28

ZÉRO ABSOLU ET ÉCHELLE KELVIN

• Si on extrapole la relation entre la température d’un gaz et son volume on trouve une température ou le volume « serait » nul

• À cette température, la matière n’existerait plus! (Ne se trouve qu’en théorie seulement)

• Lord Kelvin (1848) utilise cette idée pour une nouvelle échelle de température. 0 K = -273 °C et les intervalles sont équivalents à 1 °C.

• Permet de définir une relation proportionnelle entre la température d’un gaz et son volume.

LOIS DE CHARLES ET DE GUAY-LUSSAC• Loi de Charles

• À pression constante, le volume d’une certaine quantité de gaz est proportionnel à sa température.

• Autrement dit : si on double la température d’un gaz, son volume double.

• La relation a été confirmée par Joseph Guay-Lussac d’un point de vue plus mathématique:• donc

• Ce qui veut dire qu’a quantité de gaz égale et pression constante :

ET LA THÉORIE CINÉTIQUE?

• Si on augmente la température d’un gaz, on augmente l’énergie cinétique.

• Les particules bougent donc plus vite, ce qui augmente la possibilité de collisions, ce qui provoquerait un changement de pression.

• Si la pression reste constante, c’est que les collisions poussent les particules à s’éloigner les unes des autres.

• La distance entre les particules d’un gaz est la définition du volume d’un gaz.

RELATION ENTRE LA PRESSION ET LA TEMPÉRATURE• Plusieurs scientifiques ce sont penchés sur cette relation.• Tous sont arrivés à la même observation :

• Si on augmente la température d’un échantillon de gaz, sa pression augmente.

• Si on extrapole la relation entre la température d’un gaz et sa pression, on trouve une température où la pression serait « nulle ». (Voir graphique p.85)

• Correspond à -273,15 °C ou 0 K (zéro absolu)• Permet de trouver que donc

• Donc, pour une certaine quantité de gaz à volume constant :

ET LA THÉORIE CINÉTIQUE?

• Explications très similaires à celles pour la relation entre la température et le volume…

• Si on augmente la température d’un gaz, on augmente l’énergie cinétique.

• Les particules bougent donc plus vite, ce qui augmente la possibilité de collisions.

• Si le volume disponible reste constant, il y aura plus de collisions.

• Le nombre de collision étant la définition de la pression, la pression augmentera.